Марс - туда и обратно. Почему так важен марсоход "Персеверанс".

[prostopasha1914]

Марсоход "Perseverance". Фото - NASA
В «окно на Марс» 2020 года на Марс должны были отправиться четыре межпланетные миссии. Но полетело только три:
- арабский «Аль-Амаль» на японской ракете,
- китайский «Тяньвэнь-1» (с орбитальным зондом и марсоходом),
- американский «Марс-2020» (с марсоходом "Персеверанс" и летающим дроном-вертолетом).

Российско-европейскую миссию «Экзомарс-2020» «Роскосмос» и Европейское космическое агентство перенесли. Официально - по причине COVID-19 и "невозможности обеспечить совместное удаленное управление проектом". Неофициально - по причине огромного запаздывания от графика и серьезных неустраненных "косяков". В частности, ервопейцы так и не смогли протестировать посадочные парашюты и сам посадочный модуль (в августе 2019 была авария, пришлось искать проблемы), а российские программисты не закончили ПО. Причем некоторые - поскольку "окно" заканчивалось - предлагали исправлять оставшиеся баги прямо во время полета!!!

Что касается "Персеверанс" - то во многом он похож на предшественника, «Кьюриосити», который работает на Марсе уже почти восемь лет! Но есть у него и существенные отличия - в основном в составе научных приборов. А, кроме того, новый ровер везет с собой и способен управлять первым марсианским вертолетом
Последнее отличие - в самом назначении миссии. "Персеверанс" должен набать кучу проб марсианского грунта, а следующая миссия (прогнозируемо - 2026 года) должна привезти собранные образцы на Землю.


Набор инструментов


Научные инструменты на «Персеверансе». Источник: NASA/JPL
Для исследования грунта прямо на поверхности Красной планеты «Персеверанс» оснащен такмими инструментами:

- PIXL и SHERLOC (спектрометры для рентгеновской и УФ литохимии, способные определять состав грунта и работающие даже с мелкодисперсным песком).

- RIMFAX (предоставлен для миссии Норвежским центром оборонных исследований (FFI). Это георадар, способный изучать слои грунта с разными характеристиками, искать пустоты или подземный лед под колесами марсохода).

- SuperCam (система с двумя лазерами и четырьмя спектрометрами, а его задача, способная проводить анализ химического и минерального состава горных пород и реголита на расстоянии. Лазер фокусируется на поверхности вещества, а специальные датчики изучают факел возникающей плазмы и анализируют его. Предполагается, что он может определять биосигнатуры - следы проявлений жизни как в прошлом, так и в настоящем.)

- MOXIE - будет прокладывать путь будущим пилотируемым экспедициями. Его главная задача - получение кислорода из марсианского воздуха. Если MOXIE будет исправно выполнять свою работу, то у будущих покорителей Марса уже будет достаточно и кислорода для дыхания, и окислителя для ракетного топлива.

Кроме этого, для осмотра местности «Персеверанс» использует Mastcam-Z, блок из двух камер, практический такой же как и на «Кьюриосити».

Ровер с геликоптером (хорошее видео от НАСА):

Click to view

via

Первый в истории марсианский (и вообще внеземной) вертолет «Инженити» (Ingenuity, «изобретательность»), станет спутником марсохода. Дрон выполнен по соосной схеме с двумя винтами диаметром 1,2 метра. Они будут вращаться со скоростью 2400 оборотов в минуту, что гораздо быстрее, чем у земных вертолетов. Аппарат массой около 1,8 килограммов оснащен аккумуляторами на солнечных панелях, камерой и системой навигации. Главные проблемы дрона - низкие температуры и разреженная атмосфера Марса. Специалисты NASA говорят, что запустить вертолет в атмосфере Марса - это все равно что поднять его на 30-километровую высоту на Земле.

Предполагается, что дрон будет заниматься разведкой на местности: совершать небольшие полеты длительностью всего несколько минут, подниматься лишь на несколько десятков метров, делать фото и возвращаться обратно для подзарядки. Но главная задача дрона - хотя бы просто взлететь, это покажет, возможен ли управляемый полет в атмосфере Марса.


«Инженити» и «Персеверанс», иллюстрация. Источник: NASA/JPL-CaltechЗачем собирать камни

Зачем ученые пытаются собирать по всей Солнечной системе различные образцы вещества? Собирают камни на Луне, обстреливают и сбрасывают бомбы на астероиды, отправляют аппараты в пролет сквозь хвост кометы и ловят частицы солнечного ветра в ловушки из аэрогеля. Казалось бы, внеземное вещество само падает на Землю тоннами в виде метеоритов, и в распоряжении ученых есть даже метеориты, попавшие на Землю с Марса.

Один из ответов могут дать археологи: они хорошо знают, что старинный предмет, который нашел «черный копатель» и продал в антикварную лавку, практически бесполезен для исследователей, потому что для них критически важен контекст. Без ответа на вопрос, в каком слое лежал артефакт, рядом с какими предметами, находка становится немой.

Второй ответ могут дать геохимики: они хорошо знают, что только крайне сложные, дорогие и капризные приборы, которые никак нельзя отправить на Марс, могут дать ответы на многие важные вопросы об истории этой планеты. Именно поэтому, несмотря на все инструменты «Персеверанса», ученым так важно доставить грунт на Землю и изучить его уже в лаборатории.

Подобные исследования - процесс небыстрый. Лунный грунт, добытый в прошлом веке Советским Союзом и США, изучается до сих пор: проводятся научные симпозиумы, выдвигаются новые теории. Анализ вещества, доставленного космическим аппаратом «Луна-20», поставил крест на теории о составе лунных «материков» и гипотезе, что они состоят из первичного, недифференцированного вещества, каким оно было непосредственно после образования Луны из протопланетного облака. Более того, присутствие анортозитов на поверхности лунных «материков», по-видимому, свидетельствует о значительной дифференциации первичной Луны уже на очень ранней стадии ее существования.

Марс гораздо интереснее и перспективнее, чем Луна. Именно с Марсом связаны надежды специалистов найти первую инопланетную жизнь, пусть и простейшие бактерии. И именно изучение грунта в земной лаборатории способно поставить окончательную точку в этом вопросе.

Кроме чисто научного, тут еще присутствует и технологический интерес - возможность доставить грунт с другой планеты это очень сложная технологическая задача, настоящий вызов для современной космонавтики.
Коллекционер

Программа «Марс-2020» станет первым шагом миссии по доставке марсианского грунта на Землю. Во время своей работы "Персеверанс" будет брать образцы марсианского грунта в разных точках и помещать их в специальные герметичные металлические «пробирки».

Очень важно будет собрать образцы с разных мест прохождения марсохода. Марсоход специально отправляют в кратер Езеро: ученые считают, что раньше на его месте существовало озеро, а значит там много отложений богатых глиной. Если там была вода, то, вполне возможно, была и жизнь.


Кратер Езеро, с подкрашенными регионами, где, по мнению ученых, «Персеверанс» сможет набрать образцы марсианского грунта, богатые глиной. Источник: NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown University
Определять наиболее перспективные места нахождения таких пород как раз и будет первый марсианский дрон-вертолет.

В 2026 году, в очередное пусковое окно к Марсу, американцы запустят к планете еще один аппарат, чтобы отправить собранные «Персеверансом» пробы на Землю. Спускаемый аппарат второй миссии должен будет приземлиться в кратере Езеро в 2028 году. Ровер, судя по иллюстрациям, будет меньше «Персеверанса» в несколько раз. Главной его задачей станет сбор капсул с грунтом и перенос их в ракету. Это должно занять около 13 месяцев, около половины марсианского года. На работу у «Лэндера» будет несколько летних месяцев, следом за которым начнется сезон пыльных бурь. Посадка в этот период позволит марсоходу, скорее всего, обойтись только солнечными панелями, не используя в конструкции марсохода второго этапа тяжелый радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), который установлен на «Персеверанс».


Ориентировочный маршрут марсохода в рамках основной и расширенной программы. Источник: NASA/JPL
Ровер погрузит пробы на ракету, та взлетит с поверхности Марса и направится к ожидающему ее на низкой орбите космическому аппарату для возврата образцов. Этот орбитальный аппарат тоже стартует в октябре 2026 года. Используя электрическую двигательную систему, он выйдет на низкую орбиту как раз к тому времени, когда туда же прибудет «подъемник».

При доставке образцов с Марса впервые в истории человечества будет использоваться протокол «обратной» планетарной защиты от возможных чужеземных микроорганизмов. Поэтому проектироваться возврат образцов будет с учетом того, чтобы они не контактировали с земной атмосферой до момента доставки на планету.

via
via